2001年参演康洪雷导演的《激情燃烧的岁月》，开始走上了演艺道路。 2007年，参演由高希希导演的《新上海滩》。2010年在与海清合作的电视剧《媳妇的美好时代》中饰演“余味”一角，该剧获得第28届飞天奖、第25届金鹰奖优秀电视剧奖。 2012年因主演的抗日战争故事《永不磨灭的番号》获得第18届上海电视节白玉兰奖最佳男演员奖。2013年，主演央视和湖南卫视合拍的热播剧《咱们结婚吧》。 2014年6月，黄海波主演电影《胜利》获得第17届上海国际电影节评委会大奖。

2014年春节前后，黄海波和新女友、演员曲栅栅的恋情被媒体曝光，随后“谈恋爱就是冲着结婚去的”俩人，迅速进入同居试婚阶段。